Videorekorder

mini|hochkant=1.25|Frontansicht eines VHS-Videorekorders … mini|hochkant=1.25|… und dessen Draufsicht (geöffnet) mini|Kopftrommel eines VHS-Videorekorders

Videorekorder (abgekürzt VCR von ) sind Geräte zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Audio- und Videosignalen (in der Regel Fernsehbildern) ehemals auf magnetisierbaren Bändern, heute eher auf Festplatten oder SSDs. Daneben wird diese Funktionalität als USB-Stick oder Steckkarte mit zugehöriger Software für PCs sowie von den Online-Diensten OnlineTVRecorder, Save.TV und YOUTV angeboten.

Antiquierte Technik Mechanik Mechanische Aufzeichnung Bereits in der Anfangszeit des Fernsehens versuchten Bastler, die Sendungen aufzuzeichnen. Das gelang einigen mit Hilfe von modifizierten Schallplatten. Die geringe Bandbreite, die das damalige mechanische Fernsehen benötigte, konnte so aufgezeichnet werden. Einige Aufnahmen verwendeten sogar noch schmalbandigere Formate, wie beispielsweise 30 Zeilen bei 4 Bildern pro Sekunde.

In den 1970ern startete das Unternehmen Telefunken einen neuen Versuch der mechanischen Aufzeichnung, siehe Bildplatte.

Magnetische Aufzeichnung Mit dem Aufkommen von Drahtrekordern und Tonbandgeräten wurden auch Versuche unternommen, Fernsehbilder auf Magnetbändern aufzuzeichnen.

Lineare Aufzeichnung Der Versuch der British Broadcasting Corporation nannte sich VERA und benutzte zwei Spuren, um ein 405-Zeilen-Fernsehsignal aufzuzeichnen. Das Frequenzspektrum wurde frequenzmoduliert und in zwei Teile aufgeteilt, die auf beide Spuren verteilt wurden. Gleichzeitig wurden in den USA Versuche unternommen, das Frequenzspektrum auf zwölf Spuren zu verteilen. Die Probleme lagen darin, dass die hohe Bandbreite zu sehr kleinen „Bandwellenlängen“ führte. Es mussten sehr hohe Bandgeschwindigkeiten erreicht werden, um diese Wellenlängen lang genug zu machen. Die Verteilung des Signals auf mehrere Spuren löste zwar dieses Problem teilweise, jedoch traten neue Probleme elektronischer Art auf. Es erwies sich als schwierig, die Signale aufzutrennen und später wieder zusammenzufügen.

Analoge Festplattenrekorder Eine Unterart der linearen Aufzeichnung sind Festplattenrekorder. Hier wird das Signal von einem stehenden Kopf auf eine runde, sich drehende Scheibe aufgezeichnet. In der Regel dreht sich die Scheibe einmal pro Halbbild oder Vollbild. Der Kopf kann meistens auch noch schrittweise nach innen oder außen bewegt werden, um mehrere Kreise (Spuren) mit unabhängigen Bildern aufzuzeichnen. Die Vorteile dieser Technik liegen im schnellen Zugriff auf jedes beliebige Bild der Platte. Mehrere Platten können diesen Zugriff noch beschleunigen. Festplattenrekorder konnten je nach Größe zwischen einer halben und etwa 30 Minuten aufzeichnen. Kleinere Systeme wurden für die Zeitlupe bei Sportübertragungen verwendet. Größere Systeme konnten in den 1970ern sogar typische Offlineschnittaufgaben übernehmen. Im Fotobereich wurde diese Technik bei Still-Video-Kameras verwendet. Dort wurde pro Umdrehung ein Bild auf eine 3-Zoll-Diskette aufgezeichnet. Laserdiscs verwenden ähnliche Verfahren. Moderne Festplattenrekorder haben mit dieser Technologie (bis auf die sich drehenden Magnetscheiben) nichts gemeinsam.

Andere Aufzeichnungsbewegungen Das Problem unpraktikabel hoher Bandgeschwindigkeiten wurde gelöst, indem man nicht nur das Band bewegte, sondern zusätzlich den auf einen Zylinder montierten Aufzeichnungskopf rotieren ließ. Für die Aufzeichnung war nun nicht mehr die lineare Bandgeschwindigkeit bedeutend, sondern die Relativgeschwindigkeit zwischen Band und Kopf. Diese konnte um Größenordnungen größer als die Bandgeschwindigkeit sein, was selbst für Videofrequenzen zu aufzeichenbaren „Bandwellenlängen“ führte.

Arcuate Scan Eines der ersten Verfahren wurde von Ampex Anfang der 1950er Jahre vorgestellt. Einige experimentelle Rekorder hatten die Köpfe auf der Stirnfläche eines sich drehenden Zylinders montiert. Das Band wurde nun über diese Fläche mit den Köpfen geführt, so dass auf dem Band sichelförmige Spuren entstanden. Dieses Verfahren funktionierte unzuverlässig, da ein sicherer Bandkontakt nicht möglich war.

mini|hochkant=1.25|Ein VR 2000, ein früher Quadruplex-Rekorder Transversal Scan (Querspuraufzeichnung) Ein weiteres Verfahren montierte (meist) vier Köpfe auf der Mantelfläche eines Zylinders, dessen Rotationsachse parallel zur Bandlaufrichtung lag. Das Band wurde an diesen Zylinder angeschmiegt, wobei es quer zur Bandlaufrichtung gewölbt wurde. Die Spuren stehen hier fast senkrecht zur Bandlaufrichtung. Eine Spur hat hierbei eine Länge, die knapp der Breite des Bandes entspricht. Da dies zu kurz war, um ein ganzes Halbbild aufnehmen zu können, wurde jedes Halbbild auf üblicherweise 6 bis 20 Spuren aufgeteilt. Diese mussten bei der Abtastung durch einen Time Base Corrector wieder sauber zusammengesetzt werden, sonst führte dies zu regelmäßigen Störbändern oder Störstreifen. Dieses Verfahren funktionierte nach Lösung anfänglicher Probleme recht gut und wurde ab 1956 beim Quadruplex-Format und beim BNC-Format eingesetzt.

Helical Scan (Schrägspuraufzeichnung) Dieses Verfahren war bei späteren Videorekordern am gebräuchlichsten. Im Gegensatz zum Transversal Scan steht die Rotationsachse des Zylinders fast quer zur Bandlaufrichtung. Die sich daraus ergebenden Spuren sind nur wenige Grad gegen die Bandrichtung geneigt. Zusammen mit einer weitaus größeren Kopftrommel als beim Transversal Scan ermöglicht das längere Spuren, die Halb- oder sogar Vollbilder aufnehmen können, so dass die Kopfumschaltung unsichtbar in die vertikale Austastlücke des Bildsignals gelegt werden kann. Dadurch wurden auch Standbild, Zeitlupe und Bildsuchlauf möglich. Die auf der Kopftrommel angebrachten Köpfe weisen unterschiedliche Azimute auf, was zu weniger Übersprechen zwischen benachbarten Spuren führt.

Elektronik Modulationsverfahren Videosignale sind wesentlich breitbandiger als Audiosignale. Es treten sowohl Gleichspannung wie auch Signale mit mehreren Megahertz Frequenz auf. Solche Signale kann man magnetisch nicht direkt (im Basisband) aufzeichnen, sondern muss sie auf einen Träger (Trägerband) modulieren.

Amplitudenmodulation Frühe Rekorder versuchten, dieses Problem mit Hilfe einer Amplitudenmodulation zu lösen. Geringste Schwankungen des Kontakts zwischen Kopf und Band führten zu Schwankungen der Signalstärke, was zu Schwankungen von Bildhelligkeit und -kontrast führte. Eine automatische Nachregelung gestaltete sich als sehr schwierig. Frequenzmodulation Charles Anderson kam etwa 1954 auf die Idee, das Signal frequenzmoduliert aufzuzeichnen. Dieses Modulationsverfahren ist weitgehend unempfindlich gegenüber schwankenden Signalpegeln, verbessert den Signal-Rausch-Abstand insbesondere für die gut sichtbaren niedrigeren Videofrequenzen und wird auch heute noch verwendet.

Farbaufzeichnung Da Farbfernsehen eine Neuheit darstellte, als die ersten Videorekorder auf den Markt kamen, waren sie zunächst nicht in der Lage, Farbe aufzuzeichnen. mini|hochkant=1.25|Phasenverschiebung bei Direktfarbe: selbst eine kleine Verschiebung von 50 ns verursacht eine große Phasenverschiebung des Farbträgers. Die Farbart hier wäre stark verschoben. Direktfarbe Später nutzte man die bereits vorhandene hohe Bandbreite der Videorekorder aus, um das gesamte Fernsehsignal inklusive Farbsignal aufzuzeichnen. Das Problem dabei war die Wiedergabe. Mechanische Toleranzen ließen die Köpfe etwas ungleichmäßig gleiten, so dass eine „Ruckelbewegung“ entstand. Diese führte zu einer Phasenverschiebung der hochfrequenten Anteile. Beim Schwarzweiß-Fernsehen war sie kaum wahrnehmbar, führte jedoch zu deutlichen Farbtonfehlern und in ungünstigen Fällen zum Totalausfall des Farbträgers. Deshalb wurden sogenannte Time Base Correctors eingebaut. Das waren zunächst Schaltungen aus Kapazitätsdioden und Spulen, die das Signal in einem kleinen Bereich zeitlich variabel verzögern konnten. Später wurde dieses Verfahren durch eine Reihe von Verzögerungsleitungen ergänzt, die je nach gewünschter Verzögerung an- oder ausgeschaltet wurden. In den 1970er Jahren wurde dieses analoge Verfahren durch digitale Speicher ersetzt. Direktfarbaufzeichnung kam ebenfalls bei Laserdiscs zum Einsatz.

Herabgesetzter Farbunterträger (Colour Under)

Da Direktfarbe sehr hochwertige mechanische Bauteile und einen (damals) teureren Time Base Corrector benötigte, suchte man nach Wegen, Farbaufzeichnungen günstiger zu realisieren. Eine einfache Möglichkeit war es, den Farbunterträger in seiner Frequenz herabzusetzen (hier rot). Typischerweise liegt seine Frequenz dann bei: VHS, S-VHS, VHS-C: 627 kHz Video 2000: 625 kHz Video 8, Hi8: 743 kHz Er wird direkt auf das Band aufgezeichnet, ohne nochmals moduliert zu werden. Durch die niedrige Frequenz werden Störungen aus dem Helligkeitssignal, das weiterhin frequenzmoduliert wird, vermieden. Die Bandbreite des Farbträgers wird gegenüber dem Ursprungssignal begrenzt; Formate mit diesem Verfahren haben deshalb eine eingeschränkte Farbauflösung von etwa 40 horizontalen Zeilen. Zudem neigen solche niedrigen Frequenzen zum Übersprechen, weshalb in sehr dicht gepackten Formaten wie VHS stets eine Rauschreduktion integriert ist, die das Farbrauschen minimieren soll. Diese führt bei einigen Geräten zu einem „Ausbluten“ der Farben. Praktisch alle analogen Farb-Heimvideorekordersysteme benutzen diese Technik. mini|hochkant=1.25|rechts|Magnetische Aufzeichnungsgeräte (MAZ), Systeme Betacam SP und D-9

Sequenzielle Farbaufzeichnung In einigen professionellen Formaten wie Betacam, Betacam SP oder M- und M-II-Format werden die beiden Farbdifferenzsignale nacheinander aufgezeichnet. Dazu werden beide Signale in einen BBD-Speicher geschoben und dann doppelt so schnell wieder ausgelesen und hintereinander auf eine Spur zeitlich komprimiert aufgezeichnet. Dadurch erreicht man eine höhere Bildqualität ohne gegenseitige Störungen von Farb- und Helligkeitssignal.

Tonaufzeichnung Längsspurton Ursprünglich wurde der Ton auf getrennten linearen Spuren am Rand des Bandes aufgezeichnet, ähnlich wie bei Tonbändern. Wegen der im Vergleich zu Tonbandgeräten meist geringeren linearen Bandgeschwindigkeit in Videorekordern setzt das jedoch der Tonqualität Grenzen. Bis in die 1980er wurde jedoch selbst in professionellen Rekordern ausschließlich dieses Verfahren verwendet, da hier die Bandgeschwindigkeit höher liegt. Der Vorteil liegt besonders darin, dass jede einzelne Spur getrennt nachvertont werden kann. In der Regel werden eine bis drei Längsspuren für den Ton verwendet.

Schrägspur-(Hi-Fi-)Ton Später zeichnete man den Ton frequenzmoduliert auf mehreren Frequenzen zusätzlich zu den Bildsignalen in der Schrägspur auf, meist mit speziellen „Hi-Fi“-Köpfen mit einem größeren Kopfspalt, zum Beispiel 0,9 µm gegenüber den Videoköpfen mit 0,3 µm (bei VHS). Aufgezeichnet wird in der Regel auf einem FM-modulierten Träger pro Tonkanal – bei VHS 1,4 MHz für den linken und 1,8 MHz für den rechten Kanal. Durch Anwendung von Frequenzmodulation wird der Frequenzgang stark verbessert. Mit diesem Aufzeichnungsverfahren ist allerdings eine Nachvertonung nicht möglich; diese muss auf den zusätzlich vorhandenen Audio-Längsspuren (bei eingeschränkter Qualität) erfolgen. Videosignal und Stereoton werden auf dieselbe Spur geschrieben, wobei der Stereoton vor dem Videosignal aufgezeichnet wird. Bedingt durch den größeren Kopfspalt des Audiokopfes wird der Ton tiefer in das Band magnetisiert als das nachfolgende Videosignal. Ein übermäßiges Übersprechen der beiden Signale wird durch die verschiedenen Azimutwinkel der Köpfe verhindert (bei VHS: −6° für den Videokopf 1 und +30° für den Audiokopf 1).